提高LF精炼炉脱硫效率的有效策略研究

李宝庆

摘 要：通过对LF炉脱硫效率影响因素的分析，以便选择合适的方法能够有效的提高精炼脱硫率。实践证明：提高LF炉的脱硫效率，关键在于提高渣中CaO的活度、降低炉渣氧化性等，保证产品的质量，来适应快速发展的经济时代。

关键词：LF精炼；脱硫；研究

随着世界经济的快速发展，现代工农业和科学技术的发展对于钢材的质量要求也越来越高。目前精炼炉脱硫工艺已经成为了现代炼钢工艺中不可或缺的必要环节，以前传统的炉外精炼的施工流程为高炉→炼钢炉（转炉）→铸锭，现在已经慢慢的被高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸新的工艺流程所取代，成为了大中型钢铁联合企业的生产工艺流程。在这其中，精练技术起到了至关重要的作用，它一方面可以作为一种缓冲装置，有利的让连铸生产能够均衡平稳的进行，另外一个方面不仅可以减少钢材质量缺陷，而且能够减少能源材料和铁合金的消耗。时至今日，精炼的主要任务，除了脱氧、微调成分与控温之外，便是脱硫的操作显得尤为重要。目前脱硫方法主要有转炉出钢过程“渣洗”脱硫和LF精炼过程脱硫。

1.“渣洗”脱硫

1）渣洗过程是利用转炉出钢的时候，增加钢流搅拌力，从而实现了脱氧剂、精炼渣、铁合金等对钢水的充分脱硫。是一种高效、简单、可行性很高的精炼脱硫工艺。

2）高氧化性的转炉渣与脱硫、脱氧产物混合成顶渣。由于出钢过程脱硫和脱氧混合产物与钢水建立平衡，造成顶渣向钢水传氧、回硫。因此，为了提高出钢过程脱硫率，一方面要改善出钢过程时钢―渣界面的动力学条件，另一方面要调整顶渣成分。在提高脱硫率的同时，还要兼顾考虑顶渣成分。出钢过程脱硫是在短时间的钢流强大的搅拌作用下所完成。出钢3-9分钟内需快速地加入合金、精炼渣、脱氧剂等，增加了钢水与加料的接触面积与接触时间。成渣速度快慢与否，直接影响脱硫速率的快慢，提高成渣速度，可以加快脱硫的速度和效率。于此之外，出钢过程脱硫率还受到和钢、渣氧化性等一系列其他因素的影响。低氧化性是获得高脱硫率的关键之一，如在出钢前期未进行脱氧操作，即使生成了足够的顶渣，脱硫率仍然不高。因此，转炉出钢过程中进行预脱氧处理，以提高脱硫率。

2.LF精炼过程脱硫

2.1LF精炼炉工艺流程

钢包入LF工位→取样测温→送电→造还原渣→调整成分→调整温度→软搅拌→吊包浇注。

2.2LF脱硫原理

LF法就是在非氧化性气氛下，通过电弧加热、造高碱度还原渣，进行钢液的脱氧、脱硫、合金化等冶金反应，以精炼钢液。钢包底部的吹氩搅拌，使钢液与所造的精炼渣充分接触，强化精炼反应，有效去除杂质，促进钢液温度和合金成分的均匀化，为连铸提供温度、成分准确均匀的钢水，协调炼钢与连铸的节奏。LF合成渣精炼可以更好完成脱硫、脱氧、去除夹杂的任务，从而得到纯净钢水。

硫在钢液中主要以FeS及MnS形式存在，在炉渣中以CaS形式存在最为稳定。脱硫基本反应为：FeS+CaO=CaS+FeO。造白渣后，炉渣中的Si不断将FeO还原成Fe，促进脱硫反应进行，因而造成白渣脱硫反应可写成：FeS+2CaO+Si=2Fe+2CaS+SiO2，从热力学和动力学角度分析，满足“三高一低”：高碱度、高温、大渣量、低氧化性以及良好的吹氩搅拌是钢液深脱硫的有利条件。

2.3影响脱硫效果的因素

①渣量：适当加大渣量可以提高CaO含量，稀释CaS浓度，对脱硫有明显效果；但渣量过大会影响界面反应，降低脱硫反应效率。因此生产实践中渣量要适中，吨钢渣量在12kg左右较为合适。

②攪拌能力：满足脱硫的热力学条件后，限制环节变为硫在钢中的扩散与硫在渣中的转移，吹氩搅拌有利于增大钢渣界面，促进钢渣界面的化学反应，有利于反应向脱氧、脱硫方向进行。吹氩搅拌形成的气体真空效应，为带走钢中的硫化物杂质创造了条件，从而提高脱硫效率。

③碱度：渣中含有CaO是脱硫的必要条件。炉渣的碱度直接影响炉渣的粘度和脱硫能力。提高渣中CaO浓度有利于脱硫反应的进行。但一味的提高渣中CaO的含量会引起钢渣粘度增加，界面反应受阻，从而影响脱硫反应。因此，碱度对脱硫的影响非常大。实践证明，碱度R=2.5-3.5时脱硫效果最好。

④钢液温度：钢液温度直接影响钢液和炉渣的流动性和脱硫反应。钢液温度低于1560℃时脱硫很困难。因此要求转炉钢水进站温度要大于1560℃。温度高，渣料熔化速度快，流动性好，脱硫效率高。

⑤炉渣氧化性：LF精炼是在白渣下进行脱硫及合金微调，因此炉渣脱氧是造白渣操作的关键。钢渣中氧含量过高，会严重影响脱硫效果，氧含量越低脱硫效果越好。

3.提高LF精炼脱硫有效策略

炼钢则为炼渣。只有满足具有流动性良好的炉渣、适当的碱度及渣量再配以合适的吹氩操作才能保证脱硫反应的顺利进行。结合企业生产情况，制定较合理的工艺制度，才能保证生产的顺利进行。

（1）渣量控制。LF炉精炼对渣量的要求从两方面考虑。一方面要考虑埋弧操作对渣量的要求，渣层厚度要不小于100mm；另一方面则是脱硫反应对渣量的要求。适当的渣量是脱硫的首要条件。渣量小，渣中碱度达不到要求，不利于脱硫；渣量过大，虽可以提高脱硫率，但原材料、电耗也增加，同时，炉渣过厚，脱硫反应时间过长，不利于适应当前过快的生产节奏。

（2）渣况判断及渣性控制。白渣是一种碱性渣，具有良好的脱氧和脱硫能力。造白渣的好坏直接关系到钢液脱硫的效果。而评定白渣的好坏首先是看渣色，不仅看炉渣白的程度，而且要看白渣保持时间及形态。白渣颜色稳定，且保持时间长，才能说明钢液脱氧良好。碱性渣随着炉渣的氧化性而呈现不同的颜色，所以渣色是炉渣与钢液脱氧程度的标志，随着炉渣氧化性的减弱，炉渣颜色也逐渐变浅，由黑色→色→黄色→淡黄色→白色变化。炉渣的形态也很重要。厚而平的炉渣：这种渣最理想，冷却后会脆化，如果不脆化说明渣中Al2O3含量较多会影响脱硫，这时应加人一些石灰厚而粗糙的炉渣：石灰太多且没有完全熔化，这时加一些铝矾土，熔化后再取样观察。

（3）吹氩操作。为保证脱硫反应的进行及钢液中夹杂物的充分上浮，要求冶炼脱硫时氩气搅拌强度为200NL/min，强力的搅拌有利于脱硫反应的进行；均匀钢液成分、温度时氩气搅拌强度为100-150NL/min；软吹时搅拌强度为50-80NL/min，避免液面裸露，引起钢液二次氧化。在LF精炼处理过程中，吹氩搅拌有着不可取代的作用，对脱硫效果有很强的影响。

通过对LF精炼炉工艺的改进，有效的提高LF精炼炉中脱硫的效率和精炼的效率，采用合理的渣系、碱度，降低渣中FeO的含量是快速脱硫的关键环节，转炉工序应采用合理的措施减少下渣量，采取挡渣出钢，LF炉在最短的时间内造好渣，为实现脱硫创造良好的条件。保证钢材质量，以更好的适应快速发展的经济时代。

参考文献：

[1]张东力，王晓鸣，邹宗树，沈峰满；LF泡沫精炼渣脱硫动力学的实验研究[J]；钢铁研究；2003年03期

[2]罗家顶；王翔；何勇；金俊鑫；肖丹；；精炼渣系优化在60tLF脱硫中的技术分析[J]；现代机械；2011年03期

[3]战东平，姜周华，梁连科，孙中强，王文忠，顾文兵，王军文，汪铖强；150 t EAF-LF预熔精炼渣脱硫试验研究[J]；炼钢；2003年02期

[4]温良英，陈登福，白晨光，董凌燕，许原，邱贵宝，周远华，廖明，陈浩；钢包炉（LF）预熔精炼渣的研究[J]；特殊钢；2003年02期